Han Judul hal nomenklatur
UNIVERSITAS DIPONEGORO
PENGARUH VARIASI KOMPOSISI CAMPURAN PADA
BIOBRIKET KULIT METE DAN SEKAM PADI TERHADAP LAJU
PEMBAKARAN
TUGAS SARJANA
Diajukan sebagai salah satu tugas dan syarat
Untuk memperoleh gelar Sarjana (S-1)
Disusun oleh:
LUTHFI MAHARSA
L2E 307 028
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
SEMARANG
2012
ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi/Tesis/Disertasi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.
NAMA
: Luthfi Maharsa
NIM
: L2E 307 028
Tanda Tangan
:
Tanggal
:
iii
Juni 2012
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di bawah
ini :
Nama
NIM
Jurusan/Program Studi
Fakultas
Jenis Karya
: Luthfi maharsa
: L2E 307 028
: TEKNIK MESIN
: TEKNIK
: SKRIPSI
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclusive Royalty
Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :
PENGARUH VARIASI KOMPOSISI CAMPURAN PADA BIOBRIKET KULIT
METE DAN SEKAM PADI TERHADAP LAJU PEMBAKARAN.
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/Noneksklusif
ini Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengelola
dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir saya
selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik
Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di
Pada Tanggal
: Semarang
: Juni 2012
Yang menyatakan
( Luthfi Maharsa )
NIM. L2E 307 028
iv
!"
#$%$&
$
•
'
#
•
•
(
•
!
•
$
)
*
v
Abstrak
Permintaan energi nasional akan energi fosil yang meningkat namun tidak diimbangi
oleh sumber energi fosil itu sendiri mengakibatkan harga energi naik dan terjadinya
explorasi besar-besaran akan sumber energi fosil tersebut, oleh karena itu dibutuhkan
langkah untuk mencegah terjadinya krisis energi termasuk didalamnya meningkatkan
sumber energi terbarukan yang salah satunya bersumber dari biomassa, dikarenakan
Indonesia adalah termasuk negara agraris. Banyaknya limbah pertanian seperti limbah
sekam, limbah jerami, limbah tempurung kelapa, adalah sebagian sumber energi yang
potensial. Saat ini ekspor dalam bentuk kacang mete sekitar 2% dari total hasil sehingga
apabila berat kulit mete 0,42 dari berat total gelondong mete dengan kandungan energi
4.516 kkal/kg, maka terdapat 4,933x109 kkal/tahun atau setara dengan 930 ton batu
bara. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh laju penurunan berat
terhadap komposisi bahan pada biobriket campuran kulit mete dan sekam. Sebelum
diuji bahan biomassa dihancurkan dan dikeringkan lalu bahan biomassa tersebut
dibentuk menjadi biobriket dengan komposisi berat mete-sekam 75%-25% ; 50%-50% ;
25%-75% dan mempunyai berat 3,5 gram dan tinggi 25 mm. Pengujian dilakukan pada
ruang bakar yang dialiri udara dengan kecepatan 0,6 m/s 0,9 m/s and 1,2 m/s. Hasil
menunjukkan bahwa semakin tinggi kecepatan udara dan semakin tinggi kadar sekam
dalam biobriket maka laju pembakaran dan suhu udara pembakaran akan semakin
meningkat dan biobriket dengan komposisi mete-sekam 25%-75% pada kecepata udara
1,2 m/s mempunyai jumlah excess air sekitar 20% dari udara pembakaran.
Kata kunci : biobriket, kulit mete, sekam padi, excess air
vi
Abstract
Increasing demand of national energy of fossil fuel which is not balanced by fossil fuel
resources supply causes the increasing fuel price and massive exploration of fossil fuel
resources. Therefore, steps to prevent energy crisis are needed. It includes the use
renewable energy resources which one of them come from biomass since Indonesia is
an agricultural country. A great number of agricultural waste like rice husks, rice straw,
and coconut shells, is potential energy. Nowadays, cashew export is about 2% of total
production. So, if the weight of a cashew nut shells is 0,42 of the total weight of a whole
cashew with its energy 4,516 kkal/kg, there is 4,933x109 kkal/year or it equals to 930
tons coal. The purpose of this research is to know the effect of weight flow rate towards
composition of biobriquette of combined composition of cashew nut shells and rice
husks. before tested, biomass ingredients are ground and dried. Then, they are shaped
into biobriquette with the weight of 3,5 grams and height of 25 mm, and composition
weight of cashew-husk 75%-25% ; 50%-50% ; 25%-75%. The test is done in a burning
chamber with air flow seed of 0,6 m/s, 0,9 m/s, ad 1,2 m/s. the result show that the
higher the velocity and the and the more rice husks included in the biobriquette, the
higher the burning rate and temperature of the combustion air. The result also shows
that biobriquette with the composition of cashew-husk 25%-75% and the velocity of 1,2
m/s has excess air of about of combustion air.
Keywords : biobriquette, cashew nut shells, rice husks, excess air
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin. Segala puji syukur senantiasa penulis panjatkan
kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang tiada hentinya mencurahkan rahmat dan
hidayahnya, sehingga dengan segala karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan kegiatan
penelitian dengan judul Pengaruh Variasi Komposisi Campuran Pada Biobriket Kulit
Mete dan Sekam Padi Terhadap Laju Pembakaran ini berlangsung selama 8 bulan.
Pada kesempatan ini kami sampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada Bapak Muchammad, ST, MT dan Bapak Ir.Arijanto, MT sebagai dosen
pembimbing Tugas Akhir ini. Kami menyampaikan terima kasih pula kepada pihakpihak yang telah membantu terlaksananya kegiatan ini antara lain Teknisi laboratorium
Thermofluida Jurusan Teknik Mesin Universitas Diponegoro, rekan-rekan mahasiswa
serta pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Laporan kegiatan ini masih jauh dari kesempurnaan sehingga kami terbuka untuk
kritik dan saran dari pembaca untuk kesempurnaan laporan ini. Semoga laporan ini
dapat bermanfaat baik bagi pengembangan ilmu pengetahuan ataupun bagi aplikasi
praktis.
Peneliti
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................................ i
HALAMAN TUGAS AKHIR ........................................................................................ ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ........................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN......................................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR ........... v
HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................................... vi
ABSTRAK .................................................................................................................... vii
ABSTRACT ................................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ................................................................................................... ix
DAFTAR ISI ................................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ......................................................................................................... xv
NOMENKLATUR ....................................................................................................... xvi
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2
Alasan Pemilihan Judul ........................................................................... 5
1.3
Tujuan Penelitian ................................................................................... 5
1.4
Batasan Masalah .................................................................................... 5
1.5
Metode Penelitian .................................................................................. 5
1.6
Sistematika Penulisan ........................................................................... 6
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
2.2
Energi Terbarukan ................................................................................. 7
2.1.1
Karakteristik Energi Terbarukan ................................................ 7
2.1.2
Keunggulan Energi Terbarukan ................................................. 8
Biomassa ............................................................................................... 8
2.2.1 Klasifikasi Biomassa ................................................................. 9
2.2.2 Keunggulan dan Kelemahan Biomassa ................................... 11
ix
2.2.3 Karakteristik Bahan Bakar Biomassa ........................................ 11
2.3
Tanaman Jambu Mete .......................................................................... 14
2.4
Sekam Padi ........................................................................................... 16
2.5
Biobriket Bioarang .............................................................................. 18
2.6
Teknologi Pembriketan ....................................................................... 22
2.7
Prinsip Dasar Pembuatan Biobriket ...................................................... 23
2.7.1 Pengeringan .................................................................................. 23
2.7.2 Penggilingan ................................................................................. 24
2.7.3 Mencampur Bahan Perekat ............................................................ 24
2.7.3.1 Berdasarkan Sifat / Bahan Baku Perekatan Biobriket...... 25
2.7.3.2 Berdasarkan Jenis ............................................................ 25
2.7.3.3 Kombinasi Bahan Perekat ............................................... 26
2.7.3.4 Teknik Pencampuran Adonan ......................................... 26
2.7.4 Mencetak dan Mengeringkan Biobriket ........................................ 26
2.7.4.1 Alat Pencetak .................................................................. 28
2.7.4.2 Pengeringan Biobriket ..................................................... 28
2.8
Pembakaran Biobriket ........................................................................... 28
2.8.1 Spesifikasi Dasar Bahan Bakar Padat (Biobriket) ....................... 28
2.8.2 Tahapan Dalam Pembakaran Bahan Bakar Padat ........................ 29
2.8.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pembakaran Bahan Bakar
Padat ............................................................................................ 30
2.9
Pembakaran Biobriket ........................................................................... 31
2.9.1 Stoikiometri Pembakaran ............................................................. 31
2.9.2 Proses Pembakaran, Teori dan Aktualnya ................................... 32
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ...................................................................... 33
3.2
3.3
Persiapan Peralatan dan Bahan ........................................................... 34
3.2.1
Persiapan Peralatan ................................................................. 34
3.2.2
Persiapan Bahan Biobriket ...................................................... 37
Pembuatan Spesimen .......................................................................... 39
x
3.4
Prosedur pengujian ................................................................................ 41
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju Pengurangan
Berat Pada Kecepatan Udara 0,6 m/s ..................................................... 43
4.2
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pembakaran Pada Kecepatan Udara 0,6 m/s ............. 44
4.3
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Suhu
Pembakaran Pada Kecepatan Udara 0,6 m/s............................................ 45
4.4
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pada Kecepatan Udara 0,9 m/s ................................. 46
4.5
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pembakaran Pada Kecepatan Udara 0,9 m/s ............. 47
4.6
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Suhu
Pembakaran Pada Kecepatan Udara 0,9 m/s............................................ 48
4.7
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pada Kecepatan Udara 1,2 m/s ................................. 49
4.8
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pembakaran Pada Kecepatan Udara 1,2 m/s ............. 50
4.9
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Suhu
Pembakaran Pada Kecepatan Udara 1,2 m/s............................................ 51
4.10 Reaksi Pembakaran .............................................................................. 51
BAB V PENUTUP
5.1
Kesimpulan ......................................................................................... 59
5.2
Saran .................................................................................................... 59
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1
Siklus Biofuel ...................................................................................... 2
Gambar 2.1
Tipe Biomassa ..................................................................................... 9
Gambar 2.2
Proses Olahan Biomassa .................................................................... 10
Gambar 2.3
Jambu Mete ........................................................................................ 14
Gambar 2.4
Limbah Mete ..................................................................................... 15
Gambar 2.5
Sekam Padi ........................................................................................ 17
Gambar 2.6
Bentuk Aneka Biobriket .................................................................... 22
Gambar 2.7
Diagram Proses Pembuatan Biobriket ............................................... 23
Gambar 2.8
Bagan Proses Karbonisasi.................................................................. 24
Gambar 2.9
Mekanisme Interlocking .................................................................... 27
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian ...................................................................... 34
Gambar 3.2
Cetakan Biobriket ............................................................................... 34
Gambar 3.3
Bagian Cetakan ................................................................................... 35
Gambar 3.4
Timbangan Digital .............................................................................. 35
Gambar 3.5
Alat Pres Hidrolik ............................................................................... 36
Gambar 3.6
Blender ................................................................................................ 36
Gambar 3.7
Instalasi Uji Alir Pembakaran ............................................................. 37
Gambar 3.8
Kulit Mete Kering ............................................................................... 38
Gambar 3.9
Sekam Padi ......................................................................................... 38
Gambar 3.10
Campuran Lem PVA dan Air ............................................................. 39
Gambar 3.11
Kulit Mete Sebelum dan Sesudah di Blender ..................................... 39
Gamabr 3.12
Sekam Padi Sebelum dan Sesudah di Blender ................................... 40
Gamabr 3.13
Bentuk Biobriket Setelah Pengepresan ............................................... 40
Gambar 3.14
Bentuk Biobriket Setelah Pengeringan ............................................... 41
Gambar 3.15
Bentuk Biobriket Setelah Pengarangan .............................................. 41
Gambar 3.16
Penyalaan Biobriket ............................................................................ 42
Gambar 3.17
Letak Biobriket di Dalam Alat Pengujian .......................................... 42
xii
Gambar 4.1
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pada kecepatan udara 0,6 m/s ................................ 43
Gambar 4.2
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pembakaran pada kecepatan udara 0,6 m/s .............. 44
Gambar 4.3
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap suhu
pembakaran pada kecepatan udara 0,6 m/s ........................................... 45
Gambar 4.4
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pada kecepatan udara 0,9 m/s ................................ 46
Gambar 4.5
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pembakaran pada kecepatan udara 0,9 m/s .............. 47
Gambar 4.6
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap suhu
pembakaran pada kecepatan udara 0,9 m/s ........................................... 48
Gambar 4.7
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pada kecepatan udara 1,2 m/s ................................ 49
Gambar 4.8
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pembakaran pada kecepatan udara 1,2 m/s .............. 50
Gambar 4.9
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap suhu
pembakaran pada kecepatan udara 1,2 m/s ........................................... 51
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1
Penyediaan Energi Primer Menurut Jenis ................................................ 4
Tabel 2.1
Komposisi Dasar Biomassa .................................................................... 12
Tabel 2.2
Karakteristik Umum Jenis Biomassa...................................................... 12
Tabel 2.3
ASTM Spesifications For Solid Fuels ..................................................... 13
Tabel 2.4
Ultimate Analysis Of Cashew Nut Shell ................................................. 16
Tabel 2.5
Proximate Analysis Of Cashew Nut Shell .............................................. 16
Tabel 2.6
Heating Value Of Cashew Nut Shell ...................................................... 16
Tabel 2.7
Komposisi Kimia Sekam Padi ................................................................ 18
Tabel 2.8
Analisis Sekam Padi (% dry basis) ........................................................ 18
Tabel 4.1
Konsumsi Udara Pembakaran Teori Dan Aktual ................................... 57
Tabel 6.2
Persentase Excess Air ............................................................................. 58
xiv
NOMENKLATUR
Definisi
Simbol
Satuan
ASTM
American Standard Testing and Material
BBM
Bahan Bakar Minyak
CH4
Metana
CNSL
Cashew Nut Shell Liquid
CO
Karbon Monoksida
CO2
Karbondioksida
ρ
berat jenis
Ditjenbun
Direktorat Jendral Perkebunan
ESDM
Energi dan Sumber Daya Mineral
FC
Fixed Carbon
H2O
Air
HTU
Hydro Thermal Upgrading
L
Panjang
LPG
Liquid Proteleum Gas
Pb
Timbal
PPO
Pure Plant Oil
PVA
Polyvinylasetat
S
Sulphur
SiO2
Silika
SOx
Sulphur Oxyde
t
waktu
(sekon)
Temperatur
Celcius
(°C)
V
Kecepatan
(m/s)
W
Kerja
(kalori)
w
Berat
(gram)
Laju pembakaran
(gram/menit)
Air Fuel Ratio
(kg bb/kg udara)
AFR
(kg/m3)
(m)
xv
PENGARUH VARIASI KOMPOSISI CAMPURAN PADA
BIOBRIKET KULIT METE DAN SEKAM PADI TERHADAP LAJU
PEMBAKARAN
TUGAS SARJANA
Diajukan sebagai salah satu tugas dan syarat
Untuk memperoleh gelar Sarjana (S-1)
Disusun oleh:
LUTHFI MAHARSA
L2E 307 028
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
SEMARANG
2012
ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi/Tesis/Disertasi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.
NAMA
: Luthfi Maharsa
NIM
: L2E 307 028
Tanda Tangan
:
Tanggal
:
iii
Juni 2012
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di bawah
ini :
Nama
NIM
Jurusan/Program Studi
Fakultas
Jenis Karya
: Luthfi maharsa
: L2E 307 028
: TEKNIK MESIN
: TEKNIK
: SKRIPSI
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclusive Royalty
Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :
PENGARUH VARIASI KOMPOSISI CAMPURAN PADA BIOBRIKET KULIT
METE DAN SEKAM PADI TERHADAP LAJU PEMBAKARAN.
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/Noneksklusif
ini Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengelola
dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir saya
selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik
Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di
Pada Tanggal
: Semarang
: Juni 2012
Yang menyatakan
( Luthfi Maharsa )
NIM. L2E 307 028
iv
!"
#$%$&
$
•
'
#
•
•
(
•
!
•
$
)
*
v
Abstrak
Permintaan energi nasional akan energi fosil yang meningkat namun tidak diimbangi
oleh sumber energi fosil itu sendiri mengakibatkan harga energi naik dan terjadinya
explorasi besar-besaran akan sumber energi fosil tersebut, oleh karena itu dibutuhkan
langkah untuk mencegah terjadinya krisis energi termasuk didalamnya meningkatkan
sumber energi terbarukan yang salah satunya bersumber dari biomassa, dikarenakan
Indonesia adalah termasuk negara agraris. Banyaknya limbah pertanian seperti limbah
sekam, limbah jerami, limbah tempurung kelapa, adalah sebagian sumber energi yang
potensial. Saat ini ekspor dalam bentuk kacang mete sekitar 2% dari total hasil sehingga
apabila berat kulit mete 0,42 dari berat total gelondong mete dengan kandungan energi
4.516 kkal/kg, maka terdapat 4,933x109 kkal/tahun atau setara dengan 930 ton batu
bara. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh laju penurunan berat
terhadap komposisi bahan pada biobriket campuran kulit mete dan sekam. Sebelum
diuji bahan biomassa dihancurkan dan dikeringkan lalu bahan biomassa tersebut
dibentuk menjadi biobriket dengan komposisi berat mete-sekam 75%-25% ; 50%-50% ;
25%-75% dan mempunyai berat 3,5 gram dan tinggi 25 mm. Pengujian dilakukan pada
ruang bakar yang dialiri udara dengan kecepatan 0,6 m/s 0,9 m/s and 1,2 m/s. Hasil
menunjukkan bahwa semakin tinggi kecepatan udara dan semakin tinggi kadar sekam
dalam biobriket maka laju pembakaran dan suhu udara pembakaran akan semakin
meningkat dan biobriket dengan komposisi mete-sekam 25%-75% pada kecepata udara
1,2 m/s mempunyai jumlah excess air sekitar 20% dari udara pembakaran.
Kata kunci : biobriket, kulit mete, sekam padi, excess air
vi
Abstract
Increasing demand of national energy of fossil fuel which is not balanced by fossil fuel
resources supply causes the increasing fuel price and massive exploration of fossil fuel
resources. Therefore, steps to prevent energy crisis are needed. It includes the use
renewable energy resources which one of them come from biomass since Indonesia is
an agricultural country. A great number of agricultural waste like rice husks, rice straw,
and coconut shells, is potential energy. Nowadays, cashew export is about 2% of total
production. So, if the weight of a cashew nut shells is 0,42 of the total weight of a whole
cashew with its energy 4,516 kkal/kg, there is 4,933x109 kkal/year or it equals to 930
tons coal. The purpose of this research is to know the effect of weight flow rate towards
composition of biobriquette of combined composition of cashew nut shells and rice
husks. before tested, biomass ingredients are ground and dried. Then, they are shaped
into biobriquette with the weight of 3,5 grams and height of 25 mm, and composition
weight of cashew-husk 75%-25% ; 50%-50% ; 25%-75%. The test is done in a burning
chamber with air flow seed of 0,6 m/s, 0,9 m/s, ad 1,2 m/s. the result show that the
higher the velocity and the and the more rice husks included in the biobriquette, the
higher the burning rate and temperature of the combustion air. The result also shows
that biobriquette with the composition of cashew-husk 25%-75% and the velocity of 1,2
m/s has excess air of about of combustion air.
Keywords : biobriquette, cashew nut shells, rice husks, excess air
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirobbil’alamin. Segala puji syukur senantiasa penulis panjatkan
kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang tiada hentinya mencurahkan rahmat dan
hidayahnya, sehingga dengan segala karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan kegiatan
penelitian dengan judul Pengaruh Variasi Komposisi Campuran Pada Biobriket Kulit
Mete dan Sekam Padi Terhadap Laju Pembakaran ini berlangsung selama 8 bulan.
Pada kesempatan ini kami sampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada Bapak Muchammad, ST, MT dan Bapak Ir.Arijanto, MT sebagai dosen
pembimbing Tugas Akhir ini. Kami menyampaikan terima kasih pula kepada pihakpihak yang telah membantu terlaksananya kegiatan ini antara lain Teknisi laboratorium
Thermofluida Jurusan Teknik Mesin Universitas Diponegoro, rekan-rekan mahasiswa
serta pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Laporan kegiatan ini masih jauh dari kesempurnaan sehingga kami terbuka untuk
kritik dan saran dari pembaca untuk kesempurnaan laporan ini. Semoga laporan ini
dapat bermanfaat baik bagi pengembangan ilmu pengetahuan ataupun bagi aplikasi
praktis.
Peneliti
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................................ i
HALAMAN TUGAS AKHIR ........................................................................................ ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ........................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN......................................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR ........... v
HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................................... vi
ABSTRAK .................................................................................................................... vii
ABSTRACT ................................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ................................................................................................... ix
DAFTAR ISI ................................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ......................................................................................................... xv
NOMENKLATUR ....................................................................................................... xvi
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2
Alasan Pemilihan Judul ........................................................................... 5
1.3
Tujuan Penelitian ................................................................................... 5
1.4
Batasan Masalah .................................................................................... 5
1.5
Metode Penelitian .................................................................................. 5
1.6
Sistematika Penulisan ........................................................................... 6
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
2.2
Energi Terbarukan ................................................................................. 7
2.1.1
Karakteristik Energi Terbarukan ................................................ 7
2.1.2
Keunggulan Energi Terbarukan ................................................. 8
Biomassa ............................................................................................... 8
2.2.1 Klasifikasi Biomassa ................................................................. 9
2.2.2 Keunggulan dan Kelemahan Biomassa ................................... 11
ix
2.2.3 Karakteristik Bahan Bakar Biomassa ........................................ 11
2.3
Tanaman Jambu Mete .......................................................................... 14
2.4
Sekam Padi ........................................................................................... 16
2.5
Biobriket Bioarang .............................................................................. 18
2.6
Teknologi Pembriketan ....................................................................... 22
2.7
Prinsip Dasar Pembuatan Biobriket ...................................................... 23
2.7.1 Pengeringan .................................................................................. 23
2.7.2 Penggilingan ................................................................................. 24
2.7.3 Mencampur Bahan Perekat ............................................................ 24
2.7.3.1 Berdasarkan Sifat / Bahan Baku Perekatan Biobriket...... 25
2.7.3.2 Berdasarkan Jenis ............................................................ 25
2.7.3.3 Kombinasi Bahan Perekat ............................................... 26
2.7.3.4 Teknik Pencampuran Adonan ......................................... 26
2.7.4 Mencetak dan Mengeringkan Biobriket ........................................ 26
2.7.4.1 Alat Pencetak .................................................................. 28
2.7.4.2 Pengeringan Biobriket ..................................................... 28
2.8
Pembakaran Biobriket ........................................................................... 28
2.8.1 Spesifikasi Dasar Bahan Bakar Padat (Biobriket) ....................... 28
2.8.2 Tahapan Dalam Pembakaran Bahan Bakar Padat ........................ 29
2.8.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pembakaran Bahan Bakar
Padat ............................................................................................ 30
2.9
Pembakaran Biobriket ........................................................................... 31
2.9.1 Stoikiometri Pembakaran ............................................................. 31
2.9.2 Proses Pembakaran, Teori dan Aktualnya ................................... 32
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ...................................................................... 33
3.2
3.3
Persiapan Peralatan dan Bahan ........................................................... 34
3.2.1
Persiapan Peralatan ................................................................. 34
3.2.2
Persiapan Bahan Biobriket ...................................................... 37
Pembuatan Spesimen .......................................................................... 39
x
3.4
Prosedur pengujian ................................................................................ 41
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju Pengurangan
Berat Pada Kecepatan Udara 0,6 m/s ..................................................... 43
4.2
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pembakaran Pada Kecepatan Udara 0,6 m/s ............. 44
4.3
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Suhu
Pembakaran Pada Kecepatan Udara 0,6 m/s............................................ 45
4.4
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pada Kecepatan Udara 0,9 m/s ................................. 46
4.5
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pembakaran Pada Kecepatan Udara 0,9 m/s ............. 47
4.6
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Suhu
Pembakaran Pada Kecepatan Udara 0,9 m/s............................................ 48
4.7
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pada Kecepatan Udara 1,2 m/s ................................. 49
4.8
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Laju
Pengurangan Berat Pembakaran Pada Kecepatan Udara 1,2 m/s ............. 50
4.9
Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Biobriket Terhadap Suhu
Pembakaran Pada Kecepatan Udara 1,2 m/s............................................ 51
4.10 Reaksi Pembakaran .............................................................................. 51
BAB V PENUTUP
5.1
Kesimpulan ......................................................................................... 59
5.2
Saran .................................................................................................... 59
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1
Siklus Biofuel ...................................................................................... 2
Gambar 2.1
Tipe Biomassa ..................................................................................... 9
Gambar 2.2
Proses Olahan Biomassa .................................................................... 10
Gambar 2.3
Jambu Mete ........................................................................................ 14
Gambar 2.4
Limbah Mete ..................................................................................... 15
Gambar 2.5
Sekam Padi ........................................................................................ 17
Gambar 2.6
Bentuk Aneka Biobriket .................................................................... 22
Gambar 2.7
Diagram Proses Pembuatan Biobriket ............................................... 23
Gambar 2.8
Bagan Proses Karbonisasi.................................................................. 24
Gambar 2.9
Mekanisme Interlocking .................................................................... 27
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian ...................................................................... 34
Gambar 3.2
Cetakan Biobriket ............................................................................... 34
Gambar 3.3
Bagian Cetakan ................................................................................... 35
Gambar 3.4
Timbangan Digital .............................................................................. 35
Gambar 3.5
Alat Pres Hidrolik ............................................................................... 36
Gambar 3.6
Blender ................................................................................................ 36
Gambar 3.7
Instalasi Uji Alir Pembakaran ............................................................. 37
Gambar 3.8
Kulit Mete Kering ............................................................................... 38
Gambar 3.9
Sekam Padi ......................................................................................... 38
Gambar 3.10
Campuran Lem PVA dan Air ............................................................. 39
Gambar 3.11
Kulit Mete Sebelum dan Sesudah di Blender ..................................... 39
Gamabr 3.12
Sekam Padi Sebelum dan Sesudah di Blender ................................... 40
Gamabr 3.13
Bentuk Biobriket Setelah Pengepresan ............................................... 40
Gambar 3.14
Bentuk Biobriket Setelah Pengeringan ............................................... 41
Gambar 3.15
Bentuk Biobriket Setelah Pengarangan .............................................. 41
Gambar 3.16
Penyalaan Biobriket ............................................................................ 42
Gambar 3.17
Letak Biobriket di Dalam Alat Pengujian .......................................... 42
xii
Gambar 4.1
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pada kecepatan udara 0,6 m/s ................................ 43
Gambar 4.2
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pembakaran pada kecepatan udara 0,6 m/s .............. 44
Gambar 4.3
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap suhu
pembakaran pada kecepatan udara 0,6 m/s ........................................... 45
Gambar 4.4
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pada kecepatan udara 0,9 m/s ................................ 46
Gambar 4.5
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pembakaran pada kecepatan udara 0,9 m/s .............. 47
Gambar 4.6
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap suhu
pembakaran pada kecepatan udara 0,9 m/s ........................................... 48
Gambar 4.7
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pada kecepatan udara 1,2 m/s ................................ 49
Gambar 4.8
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap laju
pengurangan berat pembakaran pada kecepatan udara 1,2 m/s .............. 50
Gambar 4.9
kurva pengaruh variasi komposisi bahan biobriket terhadap suhu
pembakaran pada kecepatan udara 1,2 m/s ........................................... 51
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1
Penyediaan Energi Primer Menurut Jenis ................................................ 4
Tabel 2.1
Komposisi Dasar Biomassa .................................................................... 12
Tabel 2.2
Karakteristik Umum Jenis Biomassa...................................................... 12
Tabel 2.3
ASTM Spesifications For Solid Fuels ..................................................... 13
Tabel 2.4
Ultimate Analysis Of Cashew Nut Shell ................................................. 16
Tabel 2.5
Proximate Analysis Of Cashew Nut Shell .............................................. 16
Tabel 2.6
Heating Value Of Cashew Nut Shell ...................................................... 16
Tabel 2.7
Komposisi Kimia Sekam Padi ................................................................ 18
Tabel 2.8
Analisis Sekam Padi (% dry basis) ........................................................ 18
Tabel 4.1
Konsumsi Udara Pembakaran Teori Dan Aktual ................................... 57
Tabel 6.2
Persentase Excess Air ............................................................................. 58
xiv
NOMENKLATUR
Definisi
Simbol
Satuan
ASTM
American Standard Testing and Material
BBM
Bahan Bakar Minyak
CH4
Metana
CNSL
Cashew Nut Shell Liquid
CO
Karbon Monoksida
CO2
Karbondioksida
ρ
berat jenis
Ditjenbun
Direktorat Jendral Perkebunan
ESDM
Energi dan Sumber Daya Mineral
FC
Fixed Carbon
H2O
Air
HTU
Hydro Thermal Upgrading
L
Panjang
LPG
Liquid Proteleum Gas
Pb
Timbal
PPO
Pure Plant Oil
PVA
Polyvinylasetat
S
Sulphur
SiO2
Silika
SOx
Sulphur Oxyde
t
waktu
(sekon)
Temperatur
Celcius
(°C)
V
Kecepatan
(m/s)
W
Kerja
(kalori)
w
Berat
(gram)
Laju pembakaran
(gram/menit)
Air Fuel Ratio
(kg bb/kg udara)
AFR
(kg/m3)
(m)
xv